KR101768671B1 - 배기가스 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치로서, 높이 방향으로 연신하는 내부 공간을 가지며, 배기가스가 유입되는 반응탑과, 반응탑의 내부 공간에 있어서 높이 방향으로 연신하고, 액체를 반송하는 본관과, 본관의 외측 측면으로부터 반응탑의 내측 측면을 향해 연신하여 설치되고, 본관으로부터 공급되는 액체를 분사하는 분사부를 각각 가지며, 다른 높이 위치에 설치된, 복수의 지관을 구비하고, 상기 높이 방향으로 인접하는 지관의 각각의 상기 분사부로부터 분사되는 상기 액체의 분사 영역끼리, 상기 높이 방향에서 본 상면도에 있어서 부분적으로 서로 겹쳐지는 영역을 가지는 배기가스 처리장치를 제공한다.

Description

배기가스 처리장치{EXHAUST GAS PROCESSING APPARATUS}
[0001] 본 발명은, 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
[0002] 종래, 내부에서 해수 등을 분무하고 있는 흡수탑의 저부(底部)로부터 상부로 배기가스를 통과시켜, 배기가스 중의 유해 성분을 제거하는 배기가스 처리장치가 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 흡수탑의 내부에서는, 배기가스를 나선 형상으로 선회시키면서 상부로 이동시킴으로써, 배기가스가 해수 등과 접촉하는 시간을 길게 하고 있다.
일본 특허공개공보 제2014-117685호
[0003] 흡수탑의 내부에 있어서, 배기가스가 해수 등과 접촉하는 시간을 길게 할 수 있도록, 배기가스가 높이 방향으로 직진하는 것을 방해하는 것이 바람직하다.
[0004] 본 발명의 하나의 양태에 있어서는, 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치로서, 반응탑과, 본관(幹管)과, 복수의 지관(枝管)을 구비하는 배기가스 처리장치를 제공한다. 반응탑은, 배기가스가 도입되는 저부측으로부터 배기가스가 배출되는 상부측으로의 높이 방향으로 연신(延伸, extend)하는 내부 공간을 가져도 된다. 본관은, 반응탑의 내부 공간에 있어서 높이 방향으로 연신해도 된다. 본관은, 액체를 반송해도 된다. 복수의 지관은, 본관의 외측 측면으로부터 반응탑의 내측 측면을 향해 연신하여 설치되어도 된다. 복수의 지관은, 본관으로부터 공급되는 액체를 분사하는 분사부를 각각 가지며, 다른 높이 위치에 설치되어도 된다. 높이 방향으로 인접하는 지관의 각각의 분사부로부터 분사되는 액체의 분사 영역끼리, 높이 방향에서 본 상면도에 있어서 부분적으로 서로 겹쳐지는 영역을 가져도 된다.
[0005] 높이 방향에서 복수의 지관을 본 상면도에 있어서, 인접하는 지관이 이루는 각도 중, 가장 큰 각도는 60도보다 작아도 된다. 상면도에 있어서, 복수의 지관은 본관의 주위를 적어도 한 바퀴 돌도록(一周) 설치되어 있어도 된다.
[0006] 배기가스가 배출되는 반응탑의 상부에 있어서의, 본관의 액체의 유로의 단면적은, 배기가스가 도입되는 반응탑의 저부에 있어서의 본관의 액체의 유로의 단면적보다 작아도 된다. 높이 방향에 있어서의 복수의 지관의 간격은, 배기가스가 배출되는 반응탑의 상부에 있어서의 간격이, 배기가스가 유입되는 반응탑의 저부에 있어서의 간격보다 좁아도 된다.
[0007] 복수의 지관 중, 높이 방향에 있어서 인접하는 지관끼리 이루는 각도는, 배기가스가 배출되는 반응탑의 상부 쪽이, 배기가스가 유입되는 반응탑의 저부보다 작아도 된다. 높이 방향에 있어서의 복수의 지관의 간격은, 배기가스가 배출되는 반응탑의 상부에서, 배기가스가 유입하는 반응탑의 저부보다 조밀해도 된다.
[0008] 복수의 지관은, 반응탑에 유입되는 배기가스의 선회 방향과 같은 회전 방향을 가지는 나선 형상으로 설치되어도 된다. 복수의 지관은, 반응탑에 유입되는 배기가스의 선회 방향과 반대방향의 회전 방향을 갖는 역방향 나선 형상으로 설치되어도 된다. 복수의 지관은 상면도에 있어서 겹치지 않게 설치되어 있어도 된다.
[0009] 지관에는 분사부가 설치되며, 분사부가 분사하는 액체의 입경은, 배기가스가 배출되는 반응탑의 상부 쪽이, 배기가스가 유입되는 반응탑의 저부보다 작아도 된다. 단위 체적당 분사되는 액체의 알갱이 수가, 배기가스가 배출되는 반응탑의 상부 쪽이, 배기가스가 유입되는 반응탑의 저부보다 많아도 된다.
[0010] 배기가스 처리장치는, 선박용의 배기가스 처리장치여도 된다. 선박은, 높이 방향으로 복수의 층(階層)을 가지며, 반응탑은, 선박의 2 이상의 층에 걸쳐 설치되고, 높이 방향에 대해 수직인 평면에 있어서의 반응탑의 내부 공간의 단면적은, 선박의 층에 따라 달라도 된다. 각각의 층에 설치되는 지관의 연신 길이는, 내부 공간의 단면적에 따라 달라도 된다.
[0011] 또한, 상기의 발명의 개요는, 본 발명의 특징 모두를 열거한 것은 아니다. 또, 이들 특징군(特徵群)의 서브 콤비네이션(sub combination)도 또한, 발명이 될 수 있다.
[0012] 도 1은 실시형태에 관한 배기가스 처리장치(100)의 구조예를 나타내는 도면이다.
도 2는 높이 방향에서 복수의 지관(40)을 본 상면도를 나타낸다.
도 3은 각각의 분사부(42)에 있어서의 분사 영역(43)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4a는 분사부(42)에 있어서 분사구(44)가 형성된 면을 나타낸다.
도 4b는 도 4a에 있어서의 B-B 단면을 나타낸다.
도 5a는 반응탑(10) 및 배기가스 도입부(20)의 접속예를 나타내는 상면도이다.
도 5b는 반응탑(10) 및 배기가스 도입부(20)의 접속예를 나타내는 상면도이다.
도 6은 복수의 지관(40)의 다른 배치예를 나타내는 도면이다.
도 7은 복수의 지관(40)의 다른 배치예를 나타내는 도면이다.
도 8a는 높이 방향에 있어서 인접하는 지관(40)의 각도를 90도로 한 경우의, 반응탑(10) 내에 있어서의 배기가스의 선회예를 나타낸다.
도 8b는 높이 방향에 있어서 인접하는 지관(40)의 각도를 22.5도로 한 경우의, 반응탑(10) 내에 있어서의 배기가스의 선회예를 나타낸다.
도 9는 도 8a에 나타낸 장치로부터 외부로의 액체 비산량과, 도 8b에 나타낸 장치로부터 외부로의 액체 비산량의 해석 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 선박에 설치된 배기가스 처리장치(100)의 반응탑(10)의 일례를 나타내는 도면이다.
[0013] 이하, 발명의 실시형태를 통해 본 발명을 설명하겠으나, 이하의 실시형태는 청구범위에 따른 발명을 한정하는 것은 아니다. 또, 실시형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합의 전부가 발명의 해결 수단에 필수인 것이라고는 할 수 없다.
[0014] 도 1은, 실시형태에 관한 배기가스 처리장치(100)의 구조예를 나타내는 도면이다. 배기가스 처리장치(100)는, 선박의 엔진 등으로부터 배출되는 배기가스에 포함되는, 유황 성분 등의 유해 물질을 제거한다. 본 예의 배기가스 처리장치(100)는, 반응탑(10), 배기가스 도입부(20), 본관(30) 및 복수의 지관(40)을 구비한다.
[0015] 반응탑(10)은, 높이 방향으로 연신하는 내부 공간을 갖는다. 본 예에 있어서 높이 방향이란, 반응탑(10)에 있어서 배기가스가 도입되는 저부측으로부터, 배기가스가 배출되는 상부측으로 연신하는 방향을 가리킨다. 도 1에 나타내는 z축 방향이 높이 방향에 대응한다. z축 방향은, 예컨대 선박의 바닥 면과 수직인 방향 또는 중력 방향과 평행하다. 배기가스 도입부(20)는, 반응탑(10)의 내부 공간으로 배기가스를 도입한다. 본 예의 배기가스 도입부(20)는, 반응탑(10)의 저면 근방에 있어서 반응탑(10)으로 배기가스를 유입시킨다. 배기가스 도입부(20)는, 반응탑(10)의 측면을 따라 배기가스가 나선 형상으로 선회하도록, 반응탑(10)으로 배기가스를 유입시킨다.
[0016] 본 예의 반응탑(10)은, 내부에서 액체를 분무하여 배기가스의 유해 물질을 흡수하는 흡수부(14)와, 내부에서 액체가 분무되지 않는 배출부(12)를 갖는다. 배출부(12)는, 흡수부(14)를 통과한 배기가스를 외부로 배출한다. 액체가 분무되지 않는 배출부(12)를 배출 측에 설치함으로써, 배기가스 처리장치(100)로부터 액체가 배출되기 어렵게 한다. 배출부(12)의 내부 공간의 xy 평면에 있어서의 단면적은, 흡수부(14)의 내부 공간의 면적보다 작아도 된다. 또한 본 예에 있어서 xy 평면은 z축을 법선(法線)으로 하는 면이다.
[0017] 본관(30)은, 반응탑(10)의 내부 공간에 있어서 높이 방향(즉 z축 방향)으로 연신하여 설치된다. 본관(30)은, 예컨대 내부에 액체의 유로를 가지고 있으며, 높이 방향으로 액체를 반송한다. 본관(30)은, 흡수부(14)의 저면 근방에 있어서 반응탑(10)의 측면으로부터 내부로 도입되어, 흡수부(14)의 상단(上端) 근방까지 연신해도 된다. 배기가스 처리장치(100)가 선박에 설치될 경우, 본관(30)에 도입되는 액체는 해수, 호수 또는 강물이나 알칼리화된 처리수 등이어도 된다.
[0018] 또한, 높이 방향의 위치에 따라, 본관(30)에 있어서의 액체의 유로의 단면적이 달라도 된다. 본관(30)은, 상부에 있어서의 액체 유로의 단면적이, 저부에 있어서의 액체 유로의 단면적보다 작아도 된다. 본 명세서에 있어서, 저부란 반응탑(10)에 배기가스가 도입되는 쪽의 부분을 가리키며, 상부란 반응탑(10)이 배기가스를 배출하는 쪽의 부분을 가리킨다.
[0019] 본 예의 본관(30)은, 저부측으로부터 차례로 저부 부분(32), 중부 부분(34) 및 상부 부분(36)을 갖는다. 가장 상부측인 상부 부분(36)에 있어서의 액체 유로의 단면적은, 가장 저부측인 저부 부분(32)에 있어서의 액체 유로의 단면적보다 작다. 본 예에서는, 중부 부분(34)에 있어서의 액체의 경로의 단면적은, 저부 부분(32)에 있어서의 액체의 경로의 단면적보다 작다.
[0020] 또, 상부 부분(36)에 있어서의 액체의 유로의 단면적은, 중부 부분(34)에 있어서의 액체의 유로의 단면적보다 더 작다. 본관(30)에 흐르는 액체의 양은, 상부로 나아감에 따라 적어지지만, 이러한 구성에 의해, 유량 저하에 따른 액체 압력의 저하를 작게 하여, 액체의 분출 속도의 저하를 막을 수가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 정의가 없는 경우, 액체의 양은 단위시간당의 값을 가리킨다.
[0021] 복수의 지관(40)은, 본관(30)의 외측 측면으로부터, 반응탑(10)의 내측 측면을 향해 연신하여 설치된다. 지관(40)은, 예컨대 xy 평면 내에 있어서 연신하여 설치된다. 각각의 지관(40)은, 반응탑(10)의 내측 측면의 근방까지 연신하여도 된다. 반응탑(10)의 반경(半徑)은 0.3m로부터 수 m 정도이며, 지관(40)의 선단과 반응탑(10)의 내측 측면 간의 간격은, 10㎝에서 수 십 ㎝ 정도여도 된다.
[0022] 각각의 지관(40)의 내부에는, 본관(30)으로부터 분기하여 액체가 흐르는 유로가 형성된다. 또, 각각의 지관(40)은, 해당 유로로부터 액체를 받아, 반응탑(10)의 내부 공간으로 액체를 분사하는 분사부(42)를 갖는다. 분사부(42)는, 액체를 안개 형상으로 하여 분출해도 된다. 또, 각각의 지관(40)은, 복수의 분사부(42)를 가져도 된다. 또, 분사부(42)는, 반응탑(10)의 높이 방향과는 수직인 방향을 향해 액체를 분사해도 된다. 도 1에 있어서, × 표시를 붙인 분사부(42)의 면에 분사구(噴射口)가 형성되어도 된다.
[0023] 또한 본 예에서는, 본관(30)을 사이에 끼고 대향하여 지관(40)이 연신한다. 본 예에서는, 대향하는 지관(40)의 세트(組)를, 1개의 지관(40)이라 칭한다. 대향하는 지관(40)에 설치된 각 분사부(42)는, 반대 방향으로 액체를 분사한다. 또, 복수의 지관(40) 중, 적어도 2개의 지관은, 다른 높이 위치에 설치된다. 본 예에서는, 8개의 지관(40-1, 40-2, …, 40-8)이, 다른 높이 위치에 설치된다. 높이 방향으로 인접하는 복수의 지관(40)에 설치된 각 분사부(42)로부터 분사되는 액체의 분사 영역이, 높이 방향에서 본 상면도에 있어서 부분적으로 서로 겹쳐진다.
[0024] 분사부(42)로부터 분사된 액체는, 반응탑(10)의 내부를 통과하는 배기가스와 접촉하여, 배기가스에 포함되는 유해 물질을 흡수한다. 유해 물질의 흡수에 이용한 액체는, 반응탑(10)의 저부에 고여, 외부로 배출된다.
[0025] 도 2는, 높이 방향에서 복수의 지관(40)을 본 상면도를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 각각의 지관(40)은, 높이 방향에 있어서 인접하는 지관(40)에 설치된 분사부(42)의 분사 영역이, 서로 겹치도록 배치된다. 예컨대, 높이 방향에 있어서 인접하는 지관(40)이 이루는 각도를 작게 함으로써, 인접하는 분사 영역을 서로 겹치게 할 수가 있다. 예컨대 높이 방향에서 복수의 지관(40)을 본 상면도에 있어서, 높이 방향으로 인접하는 지관(40)이 이루는 각도 중 가장 큰 각도는 60도보다 작다. 예컨대 도 2의 예에 있어서, 각각의 지관(40)과, 인접하는 지관(40)이 이루는 각도(θ)는, 22.5도이다.
[0026] 도 3은, 각각의 분사부(42)에 있어서의 분사 영역(43)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3에 있어서는, 지관(40-1)으로부터 지관(40-5)까지의 분사 영역(43)을 확대하여 나타내지만, 다른 지관(40)의 분사 영역(43)도 마찬가지이다. 상술한 바와 같이, 높이 방향으로 인접하는 복수의 지관(40)에 설치된 각 분사부(42)로부터 분사되는 액체의 분사 영역(43)이, 높이 방향에서 본 상면도에 있어서 부분적으로 서로 겹쳐지는 영역을 갖는다. 또한, 도 3에 있어서 분사 영역(43)의 범위의 경계를 실선(實線)으로 나타내고 있다.
[0027] 예컨대, 분사부(42-3)의 분사 영역(43-3)과 인접하는 분사부(42-4)의 분사 영역(43-4)은, 적어도 영역(A)에 있어서 서로 겹쳐 있고, 또한, 완전하게 서로 겹쳐 있지는 않다. 인접하는 모든 분사 영역(43)이 부분적으로 서로 겹쳐짐으로써, 상면도에 있어서 분사 영역(43)의 사이의 틈새가 작아진다. 따라서, 높이 방향으로 인접하는 액체의 각 분사 영역(43)이 서로 겹치지 않는 경우에 비해, 본 예에서는 높이 방향으로 인접하는 액체의 각 분사 영역(43)끼리의 틈새를 없앨 수가 있다.
[0028] 특히, 배기가스가 선회시에 주로 이동하는 반응탑(10)의 측면 근방에 있어서, 분사 영역(43)의 사이의 틈새가 없어진다. 이 때문에, 배기가스가 선회하지 않고 높이 방향으로 직진하는 것을 방해하여, 흡수부(14)를 배기가스가 통과하는 시간을 길게 할 수가 있다. 특히, 선박의 엔진 등은, 요구되는 부하 등에 따라 배출하는 배기가스의 유량이 변동한다. 그 경우에도, 높이 방향으로 인접하는 액체의 각 분사 영역(43)끼리의 틈새를 없앰으로써, 배기가스가 선회하지 않고 높이 방향으로 직진하는 것을 방해하여, 흡수부(14)를 배기가스가 통과하는 시간을 길게 할 수가 있다.
[0029] 또한, 본관(30)의 근방의 영역도, 가능한 한 분사 영역(43)으로 커버하는 것이 바람직하다. 각각의 지관(40)에는, 본관(30) 부근에 배치한 분사부(42)와, 반응탑(10)의 측면 부근에 배치한 분사부(42)를 설치하여도 된다.
[0030] 각각의 지관(40)에 있어서 반응탑(10)의 측면 부근에 배치한 분사부(42)는, 높이 방향에 있어서 인접하는 분사부(42)끼리의 분사 영역(43)이, 부분적으로 서로 겹쳐지는 것이 바람직하다. 반응탑(10)의 측면 부근에 배치한 분사부(42)가 분사하는 액체는, 반응탑(10)의 측면까지 도달하는 것이 바람직하다.
[0031] 또, 본관(30) 부근에 배치한 각각의 분사부(42)에 있어서도, 높이 방향에 있어서 인접하는 분사부(42)끼리의 분사 영역(43)은, 부분적으로 서로 겹쳐지는 것이 바람직하다. 본관(30) 부근에 배치한 분사부(42)가 분사하는 액체는, 본관(30)의 측면까지 도달하는 것이 바람직하다. 또, 상면도에 있어서, 반응탑(10)의 내부 공간에 있어서의 모든 영역은, 적어도 1개의 분사 영역(43)으로 덮이는 것이 바람직하다.
[0032] 또, 각각의 분사 영역(43)은, 2개 이상의 분사 영역(43)과 부분적으로 서로 겹쳐져도 된다. 예컨대 도 3의 예에서는, 분사 영역(43-1)은, 적어도 3개의 분사 영역(43-2, 43-3, 43-4)과 부분적으로 겹쳐져 있다. 분사 영역(43-1)은, 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 지관(40-8) 등의 분사부(42)의 분사 영역과도 부분적으로 겹쳐져 있다. 각각의 분사 영역(43)은, 3개 이상의 분사 영역(43)과 부분적으로 서로 겹쳐져도 되고, 4개 이상의 분사 영역(43)과 부분적으로 서로 겹쳐져도 된다.
[0033] 또, 각각의 분사 영역(43)은, 반(半分) 이상의 면적이 인접하는 분사 영역(43)과 겹쳐도 되고, 1/4 이상의 면적이 인접하는 분사 영역(43)과 겹쳐도 된다. 또, 각각의 분사부(42)의 분사 영역(43)은, 상면도에 있어서 인접하는 분사부(42)를 포함하는 영역이어도 된다.
[0034] 이와 같이, 높이 방향으로 인접하는 복수의 지관(40)에 설치된 각 분사부(42)로부터 분사되는 액체의 분사 영역(43)이, 높이 방향에서 본 상면도에 있어서 부분적으로 서로 겹쳐지는 영역을 갖는다. 따라서, 높이 방향으로 인접하는 액체의 각 분사 영역(43)이 서로 겹쳐지지 않는 경우에 비해, 본 예에서는 높이 방향으로 인접하는 액체의 각 분사 영역(43)끼리의 틈새를 없앨 수가 있다. 이 때문에, 배기가스와 함께 액체가 상승하는 것을 막을 수가 있다. 이 때문에, 유해 물질을 흡수한 액체가, 배기가스와 함께 외부로 배출되는 것을 방해할 수가 있다. 따라서, 액체가 배출되는 것을 막는 구조를 별도로 설치하지 않아도 되거나, 또는, 해당 구조를 작게 할 수 있어, 배기가스 처리장치(100)를 소형화할 수가 있다.
[0035] 또, 이와 같이 지관(40)을 배치함으로써, 상면도에 있어서 본관(30)의 주위에 지관(40)을 골고루 배치할 수가 있다. 이 때문에, 배기가스가 선회하지 않고 높이 방향으로 직진하는 것을 지관(40) 자체가 방해하여, 흡수부(14)를 배기가스가 통과하는 시간을 길게 할 수가 있다. 따라서, 배기가스로부터 유해 물질을 효율적으로 제거할 수가 있다.
[0036] 또, 지관(40) 자체가 배기가스의 선회를 저해하지 않기 때문에, 액체는 배기가스의 흐름을 따라 반응탑(10)의 측면에 부딪치기 쉬워진다. 상면도에 있어서 본관(30)의 주위에 지관(40)을 골고루 배치하고 있으므로, 배기가스와 함께 액체가 상승하는 것을 막을 수가 있다. 이 때문에, 유해 물질을 흡수한 액체가, 배기가스와 함께 외부로 배출되는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 액체가 배출되는 것을 막는 구조를 별도로 설치하지 않아도 되거나, 또는, 해당 구조를 작게 할 수 있어, 배기가스 처리장치(100)를 소형화할 수가 있다.
[0037] 선박 등에 있어서 유해 물질의 배출 규제가 강화되었을 경우, 기존의 선박 등의 설비에 배기가스 처리장치를 새롭게 탑재하거나, 또는, 배기가스 처리장치를 교환하는 것이 고려된다. 본 예의 배기가스 처리장치(100)는 소형화가 용이하므로, 선박 등의 기존 설비에 설치하기가 용이하다.
[0038] 또한, 인접하는 지관(40)끼리 이루는 각도 중, 가장 큰 각도는 45도보다 작아도 된다. 이 경우, 배기가스가 높이 방향으로 직진하는 성분보다도, xy 평면에 있어서 회전하는 성분을 크게 하기가 쉬워진다. 해당 각도는 30도보다 작아도 되고, 20도보다 작아도 된다.
[0039] 또, 복수의 지관(40)은, 본관(30)의 주위를 적어도 한 바퀴 돌도록(一周) 설치된다. 복수의 지관(40)은, 상면도에 있어서 본관(30)의 주위에 거의 균등하게 배치되어도 된다. 또한, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본관(30)의 대향하는 2개의 측면으로부터 지관(40)이 연신하는 경우, 지관(40)이 본관(30)의 주위를 반 바퀴 돌면(半周), 2개의 측면으로부터 연신하는 지관(40)이 본관(30)의 주위를 한 바퀴 돌게 된다.
[0040] 또, 복수의 지관(40)은, 본관(30)의 주위에 나선 형상으로 설치되어도 된다. 이 경우, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 높이 방향으로 인접하는 지관(40)이, 상면도에 있어서도 인접한다. 나선의 회전 방향은, 반응탑(10)의 내부 공간에 있어서의 배기가스의 선회 방향과 동일해도 된다. 이로써, 반응탑(10)의 내부에 있어서의 배기가스의 선회를 촉진할 수가 있다.
[0041] 선회를 촉진함으로써, 유해 물질을 흡수한 액체가 외부로 배출되는 것을 더욱 막을 수가 있다. 또한 배기가스의 선회 방향은, 배기가스 도입부(20)가 배기가스를 반응탑(10)에 유입시키는 방향에 의해 정해진다. 또, 지관(40)의 나선의 회전 방향은, 배기가스의 선회 방향과는 반대방향이어도 된다. 이러한 경우라 하더라도, 배기가스가 높이 방향으로 직진하는 것을 방해할 수가 있다.
[0042] 또, 복수의 지관(40) 내부의 액체 유로의 단면적은, 높이 방향에 있어서의 위치에 따라 달라도 된다. 본 예에서는, 가장 상부측인 상부 부분(36)에 있어서의 지관(40)의 액체 유로의 단면적은, 가장 저부측인 저부 부분(32)에 있어서의 지관(40)의 액체 유로의 단면적보다 작다.
[0043] 본 예에서는, 중부 부분(34)에 있어서의 지관(40)의 액체 유로의 단면적은, 저부 부분(32)에 있어서의 지관(40)의 액체 유로의 단면적보다 좁다. 또, 상부 부분(36)에 있어서의 지관(40)의 액체 유로의 단면적은, 중부 부분(34)에 있어서의 지관(40)의 액체 유로의 단면적보다 더 좁다. 이로써, 각각의 지관(40)의 내부에 있어서의 액체 압력의 저하를 작게 하여, 액체의 분출 속도의 저하를 작게 할 수가 있다.
[0044] 또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 높이 방향에 있어서의 복수의 지관(40)의 간격은, 반응탑(10)의 상부측 쪽이, 반응탑(10)의 저부측보다 좁다. 예컨대, 본관(30)의 액체 유로의 단면적이 변화하는 복수의 부분마다, 지관(40)의 간격이 변화한다. 본 예에서는, 중부 부분(34)에 있어서의 지관(40)의 간격은, 저부 부분(32)에 있어서의 지관(40)의 간격보다 좁다. 또, 상부 부분(36)에 있어서의 지관(40)의 간격은, 중부 부분(34)에 있어서의 지관(40)의 간격보다 더 좁다. 이와 같이, 배출부(12)의 근방에 있어서의 지관(40)을 조밀하게 배치함으로써, 액체가 배출부(12)로부터 배출되는 것을 더욱 막을 수가 있다.
[0045] 또, 반응탑(10)의 저부측은 배기가스 도입부(20)에 가깝기 때문에, 배기가스의 선회력은 상부측에 비해 크다. 이 때문에, 반응탑(10)의 저부측의 지관(40)을 비교적 성기게 배치함으로써 배기가스의 선회가 저해되는 것을 막을 수가 있다.
[0046] 또한, 분사부(42)가 분사하는 액체의 입경(粒徑)은, 반응탑(10)의 상부측 쪽이, 반응탑(10)의 저부측보다 작아도 된다. 단, 단위 체적당 분사되는 액체의 알갱이 수(粒數)는, 반응탑(10)의 상부측 쪽이, 반응탑(10)의 저부측보다 많다.
[0047] 반응탑(10)의 상부에서는, 단위 체적당 포함되는 유해 물질의 농도가 낮아져 있기 때문에, 입경이 큰 액체를 성기게 배치하는 것보다도, 입경이 작은 액체를 다수 분산하여 배치하는 편이, 효율적으로 유해 물질을 흡수할 수가 있다. 액체는, 그 액체의 근방의 유해 물질을 흡수한다.
[0048] 유해 물질의 농도가 높은 경우에는, 입경이 큰 액체를 성기게 배치하여도, 그 액체의 근방의 유해 물질을 흡수하여, 액체의 포화 상태 가까이까지 유해 물질을 흡수할 수가 있다. 한편, 유해 물질의 농도가 낮은 경우에는, 입경이 큰 액체를 성기게 배치하여도, 그 액체의 포화 상태 가까이까지 유해 물질을 흡수할 수 없어, 액체를 효율적으로 사용할 수가 없다. 이에 대하여, 입경이 작은 액체를 고밀도로 배치함으로써, 유해 물질의 농도가 낮은 경우라 하더라도, 그 액체의 포화 상태 가까이까지 유해 물질을 흡수할 수 있어, 액체를 효율적으로 사용할 수가 있다.
[0049] 또한, 도 3에 나타낸 분사 영역(43)이란, 반응탑(10)에 공급되는 액체의 유량이 정격 유량인 경우에 있어서 분사부(42)가 액체를 분사하는 영역이어도 된다. 이 경우에 있어서 반응탑(10)에 공급되는 배기가스의 유량도 정격 유량이어도 된다. 또, 반응탑(10)에 공급되는 액체 등의 정격 유량이 정해지지 않는 경우, 배기가스 처리장치(100)의 동작 가능 범위의 상한 및 하한의 중앙치를 정격 유량으로 해도 된다. 동작 가능 범위는 배기가스 처리장치(100)의 사양(仕樣)에 따라 정해도 된다. 또, 배기가스 처리장치(100)의 동작 사양이 정해지지 않는 경우, 분사 영역(43)은, 분사부(42)의 분사구의 형상으로부터 정해도 된다.
[0050] 도 4a 및 도 4b는, 분사부(42)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4a는, 분사부(42)에 있어서 분사구(44)가 형성된 면을 나타내고, 도 4b는, 도 4a에 있어서의 B-B 단면(斷面)을 나타낸다. 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이, 본 예의 분사부(42)는, 복수의 분사구(44) 및 액체 공급부(50)를 갖는다. 액체 공급부(50)는, 복수의 분사구(44)에 대해서 공통으로 설치되어, 각각의 분사구(44)에 액체를 공급한다. 액체 공급부(50)에는, 지관(40)으로부터 액체가 공급된다.
[0051] 도 4b에 나타내는 바와 같이, 각각의 분사구(44)는, 일방(一方)의 단부(端部, 46)가 반응탑(10)의 내부를 향해 개구하고, 타방(他方)의 단부가 액체 공급부(50)에 접속된다. 적어도 하나의 분사구(44)는, 양단을 잇는 직선(48)이, 분사부(42)의 면(面)에 대해 기울기(예컨대 도 4b에 있어서의 θ1, θ2)를 갖는다. xy 평면에 있어서 양단에 설치된 2개의 분사구(44-1, 44-2)의 직선(48-1, 48-2)을 연장함으로써 둘러싸이는 영역을, 도 3에 있어서 설명한 분사 영역(43)으로 하여도 된다.
[0052] 또, 직선(48)은, 분사구(44)의 단부(46)에 있어서의, 분사구(44)의 기울기여도 된다. 예컨대 분사구(44)의 기울기가, 액체 공급부(50)로부터 단부(46)까지의 사이에 변화하는 경우, 직선(48)은, 분사구(44)의 단부(46)에 있어서의 접선(接線)으로 정의되어도 된다.
[0053] 도 5a 및 도 5b는, 반응탑(10) 및 배기가스 도입부(20)의 접속예를 나타내는 상면도이다. 도 5a의 예에 있어서는, 배기가스 도입부(20)는, 반응탑(10)과 접속되는 접속 부분 근방에 있어서 직선 형상으로 설치된다. 단, 배기가스 도입부(20)의 외측 측벽(22)이, 반응탑(10)의 외형의 접선 방향으로 연신하고, 외측 측벽(22)과 대향하는 내측 측벽(24)이, 반응탑(10)의 외형과 교차하는 방향으로 연신하도록 설치된다.
[0054] 도 5b의 예에 있어서는, 배기가스 도입부(20)는, 반응탑(10)과 접속되는 접속 부분 근방에 있어서 곡선 형상을 갖는다. 이 경우, 배기가스는 반응탑(10)의 내부에서 선회하기 쉬워진다. 도 5a의 예에서는, 배기가스 처리장치(100)를 소형화할 수 있으나, 반응탑(10)에 유입된 배기가스의 선회력은, 도 5b의 예에 비해 저하된다. 이러한 경우라 하더라도, 상술한 바와 같이 지관(40)을 나선 형상으로 배치함으로써, 배기가스의 선회를 보조할 수 있다. 따라서, 배기가스 처리장치(100)의 소형화와, 배기가스의 양호한 선회를 양립할 수가 있다.
[0055] 도 6은, 복수의 지관(40)의 다른 배치예를 나타내는 도면이다. 도 6에 있어서는, 본관(30) 및 복수의 지관(40)만을 나타내고, 다른 구성을 생략하고 있다. 또, 도 6에 있어서는, 복수의 지관(40)의 굵기 및 높이 방향의 간격을 동일하게 하고 있지만, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상부측의 지관(40)은 가늘게 되어 있어도 무방하고, 또, 상부측의 지관(40)의 간격은 작게 되어 있어도 된다.
[0056] 본 예의 복수의 지관(40)은, 본관(30)의 주위를 한 바퀴 돌도록 설치된다. 즉, 지관(40-1로부터 40-8)에 있어서 본관(30)의 주위를 반 바퀴 돌고(半周), 지관(40-9로부터 40-16)에 있어서 본관(30)의 주위를 추가로 반 바퀴 돈다. 이 경우, 상면도에 있어서 모든 지관(40)이 겹치지 않도록(즉, 본관(30)에 대한 각도가 중복되지 않도록) 배치하여도 된다.
[0057] 예컨대 두 바퀴째의 지관(40-9로부터 40-16)의 각각은, 한 바퀴째의 지관(40-1로부터 40-8)의 인접하는 2개의 지관(40)의 대략 중앙에 배치된다. 보다 구체적으로는, 지관(40-1로부터 40-8)에 있어서 인접하는 지관(40)끼리의 각도가 22.5도인 경우에, 지관(40-9로부터 40-16)은, 지관(40-1로부터 40-8)에 대하여 11.25도씩 어긋나 배치되어도 된다.
[0058] 또, 두 바퀴째의 지관(40-9로부터 40-16)은, 한 바퀴째의 지관(40-1로부터 40-8)과 상면도에 있어서 겹치도록 배치되어도 된다. 단, 상면도에 있어서 겹쳐지는 2개의 지관(40)의 높이 방향에 있어서의 간격은, 가스 흐름(流)의 선회를 저해하지 않을 정도로 충분히 큰 것이 바람직하다. 상면도에 있어서 겹쳐지는 2개의 지관(40)의 높이 방향에 있어서의 간격은, 0.5m 이상이어도 되고, 2m 이상이어도 된다. 또, 상면도에 있어서 겹쳐지는 2개의 지관(40)의 사이에는, 높이 방향에 있어서 3개 이상의 지관(40)이 설치되어도 되고, 7개 이상의 지관(40)이 설치되어도 된다.
[0059] 도 7은, 복수의 지관(40)의 다른 배치예를 나타내는 도면이다. 도 7에 있어서는, 본관(30) 및 복수의 지관(40)만을 나타내며, 다른 구성을 생략하고 있다. 또, 도 7에 있어서는, 복수의 지관(40)의 굵기 및 높이 방향의 간격을 동일하게 하고 있지만, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상부측의 지관(40)은 가늘게 되어 있어도 되며, 또, 상부측의 지관(40)의 간격은 작게 되어 있어도 된다.
[0060] 본 예의 복수의 지관(40) 중, 높이 방향에 있어서 인접하는 지관(40)끼리 이루는 각도는, 반응탑(10)의 상부측 쪽이, 반응탑(10)의 저부측보다 작다. 도 7의 예에서는, 저부측의 지관(40-1로부터 40-5)은, 인접하는 지관(40)의 각도가 90도이다. 중간의 지관(40-5로부터 40-9)은, 인접하는 지관(40)의 각도가 45도이다. 상부측의 지관(40-9로부터 40-16)은, 인접하는 지관(40)의 각도가 22.5도이다.
[0061] 이와 같이, 배출부(12)의 근방에 있어서의 지관(40)을 조밀하게 배치함으로써, 액체가 배출부(12)로부터 배출되는 것을 더욱 막을 수가 있다. 또, 반응탑(10)의 저부측의 지관(40)을 비교적 성기게 배치함으로써 배기가스의 선회가 저해되는 것을 막을 수가 있다.
[0062] 또한, 인접하는 지관(40)의 각도는, 지관(40)이 본관(30)을 한 바퀴 돌 때마다 변화해도 된다. 이로써, 상면도에 있어서 지관(40)을 균등하게 배치할 수 있다. 또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본관(30)의 액체 유로의 단면적이 변화하는 복수의 부분마다, 인접하는 지관(40)이 이루는 각도를 변화시켜도 된다. 또, 도 7에 나타낸 예에 있어서도, 모든 지관(40)이 상면도에 있어서 겹치지 않게 배치하여도 된다.
[0063] 도 8a는, 높이 방향에 있어서 인접하는 지관(40)의 각도를 90도로 한 경우의, 반응탑(10) 내에 있어서의 배기가스의 선회예를 나타낸다. 도 8b는, 높이 방향에 있어서 인접하는 지관(40)의 각도를 22.5도로 했을 경우의, 반응탑(10) 내에 있어서의 배기가스의 선회예를 나타낸다. 도 8a 및 도 8b에 있어서, 반응탑(10)의 내부 공간의 사이즈, 지관(40)의 개수, 배기가스의 유입 속도 등의, 지관(40)의 각도 이외의 조건은 모두 동일하게 하고, 시뮬레이션에 의해 배기가스가 흐른 흔적(流跡)을 산출하였다. 또한, 도 8a 및 도 8b에 있어서는, 보기 용이하게 한다는 관점에서 배기가스가 흐른 흔적을 1개의 선으로 근사(近似)하여 나타내고 있다.
[0064] 도 8a에 나타내는 바와 같이, 인접하는 지관(40)의 각도를 90도로 했을 경우, 배기가스는 반응탑(10) 내에 있어서 1회 정도 선회하여 배출된다. 이에 대하여, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 인접하는 지관(40)의 각도를 22.5도로 했을 경우, 배기가스는 반응탑(10) 내에 있어서 2 내지 3회 정도 선회하여 배출된다. 이와 같이, 인접하는 지관(40)의 각도를 60도보다 작게 함으로써, 반응탑(10) 내에 있어서의 배기가스의 선회 수를 증가시킬 수가 있다.
[0065] 도 9는, 도 8a에 나타낸 장치로부터 외부로의 액체 비산량(飛散量)과, 도 8b에 나타낸 장치로부터 외부로의 액체 비산량의 해석 결과를 나타내는 도면이다. 도 9에서는, 도 8a에 나타낸 장치로부터 비산하는 액체 비산량을 1로 하고 있다. 도 8b의 예에서는, 액체 비산량이 대체로 반 정도로 감소한다. 이는, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 배기가스의 선회 수가 증가되어 있기 때문이라 생각된다.
[0066] 예컨대, 배기가스의 선회 수가 증가함으로써, 액체가 배기가스의 흐름을 따라 반응탑(10)의 내벽에 부착할 확률이 증가한다. 특히, 도 8b에 나타낸 예에서는, 액체가 외부로 비산하기 쉬운 반응탑(10)의 상부측에서도 배기가스의 선회가 유지되고 있다. 이 때문에, 액체 비산량을 저감할 수가 있다.
[0067] 도 10은, 선박에 설치된 배기가스 처리장치(100)의 반응탑(10)의 일례를 나타내는 도면이다. 본 예의 배기가스 처리장치(100)는, 선박의 동력원으로부터의 배기가스를 처리한다. 선박은 높이 방향으로 복수의 층(階層, 112)을 갖는다. 층(112)은, 바닥판(110)에 의해 구획된다.
[0068] 반응탑(10)은, 선박의 2 이상의 층(112)에 걸쳐 설치된다. 바닥판(110)에는, 반응탑(10)이 통과하는 개구가 형성된다. 높이 방향에 대해서 수직인 평면에 있어서의 반응탑(10)의 내부 공간의 단면적은, 선박의 층(112)마다 달라도 된다. 또, 반응탑(10)의 외형도, 단면적에 따라 변화한다. 본 예에서는, 보다 상층의 층(112)일수록, 반응탑(10)의 내부 공간의 단면적 및 외형이 작아지고 있다. 반응탑(10)의 단면적을 상부측일수록 작게 함으로써, 배기가스의 선회 반경이 작아져, 선회 수의 저하를 막을 수가 있다. 또, 반응탑(10)의 외형을 작게 할 수 있으므로, 설치 공간이 제한되는 선박에 있어서도 용이하게 설치할 수가 있다.
[0069] 또, 각각의 층(112)에 설치되는 지관(40)의 xy 평면에 있어서의 연신 길이는, 반응탑(10)의 내부 공간의 단면적에 따라 다르다. 즉, 지관(40)의 연신 길이는, 배치되어 있는 층(112)에 있어서의 내부 공간의 단면적이 작아질수록, 짧아진다.
[0070] 이상, 본 발명을 실시형태를 이용하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위로는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 추가할 수 있음은 당업자에게 분명하다. 그러한 변경 또는 개량을 추가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있음이, 청구범위의 기재로부터 분명하다.
[0071] 청구범위, 명세서, 및 도면 중에 있어서 나타낸 장치, 시스템, 프로그램, 및 방법에 있어서의 동작, 수순(手順), 공정(step), 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 「보다 전에」, 「앞서」 등으로 명시하고 있지 않으며, 또한, 이전의 처리의 출력을 이후의 처리에서 이용하는 것이 아닌 한, 임의의 순서로 실현할 수 있음에 유의해야 한다. 청구범위, 명세서, 및 도면 내의 동작의 흐름에 관하여, 편의상 「우선,」, 「다음으로,」 등을 이용하여 설명하였다 하더라도, 이 순서로 실시하는 것이 필수임을 의미하는 것은 아니다.
[0072] 10; 반응탑
12; 배출부
14; 흡수부
20; 배기가스 도입부
22; 외측 측벽
24; 내측 측벽
30; 본관(幹管)
32; 저부 부분
34; 중부 부분
36; 상부 부분
40; 지관(枝管)
42; 분사부
43; 분사 영역
44; 분사구
46; 단부(端部)
48; 직선
50; 액체 공급부
100; 배기가스 처리장치
110; 바닥판
112; 층(階層)

Claims (16)

  1. 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치로서,
    배기가스가 도입되는 저부(底部)측으로부터 배기가스가 배출되는 상부측으로의 높이 방향으로 연신(延伸, extend)하는 내부 공간을 가지는 반응탑과,
    상기 반응탑의 상기 내부 공간에 있어서 상기 높이 방향으로 연신하며, 액체를 반송하는 본관(幹管, main tube)과,
    상기 본관의 외측 측면으로부터 상기 반응탑의 내측 측면을 향해 연신하여 설치되고, 상기 본관으로부터 공급되는 액체를 분사하는 분사부를 각각 가지며, 다른 높이 위치에 설치된, 복수의 지관(枝管, branch tubes)과,
    상기 반응탑 내에 상기 배기가스를 선회하도록 유입시키는 배기가스 도입부
    를 구비하며,
    상기 높이 방향으로 인접하는 지관의 각각의 상기 분사부로부터 분사되는 상기 액체의 분사 영역끼리, 상기 높이 방향에서 본 상면도에 있어서 부분적으로 서로 겹쳐지는 영역을 가지며,
    상기 높이 방향에 있어서의 상기 복수의 지관의 간격은, 상기 배기가스가 배출되는 상기 반응탑의 상부에 있어서의 간격이, 상기 배기가스가 유입되는 상기 반응탑의 저부에 있어서의 간격보다 좁은 배기가스 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배기가스가 배출되는 상기 반응탑의 상부에 있어서의, 상기 본관의 상기 액체의 유로의 단면적은, 상기 배기가스가 도입되는 상기 반응탑의 저부에 있어서의 상기 본관의 상기 액체의 유로의 단면적보다 작은
    배기가스 처리장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 높이 방향에서 상기 복수의 지관을 본 상면도에 있어서, 상기 인접하는 지관이 이루는 각도 중, 가장 큰 각도는 60도보다 작은 배기가스 처리장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 상면도에 있어서, 상기 복수의 지관은 상기 본관의 주위를 적어도 한 바퀴 돌도록(一周) 설치되어 있는
    배기가스 처리장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 상면도에 있어서, 상기 복수의 지관은 상기 본관의 주위를 적어도 두 바퀴 돌도록(二周) 설치되어 있으며,
    두 바퀴째의 상기 지관의 각각은, 상기 상면도에 있어서, 한 바퀴째의 상기 지관 중 인접하는 2개의 상기 지관의 중앙에 배치되는
    배기가스 처리장치
  7. 삭제
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 지관은, 상기 반응탑에 유입되는 배기가스의 선회 방향과 같은 회전 방향을 갖는 나선(螺旋) 형상으로 설치되는
    배기가스 처리장치.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 지관은, 상기 반응탑에 유입되는 배기가스의 선회 방향과 반대방향의 회전 방향을 갖는 역방향 나선 형상으로 설치되는
    배기가스 처리장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 지관은 상기 상면도에 있어서 겹치지 않게 설치되어 있는,
    배기가스 처리장치.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 지관에는 분사부가 설치되고, 상기 분사부가 분사하는 액체의 입경(粒徑)은, 상기 배기가스가 배출되는 상기 반응탑의 상부 쪽이, 상기 배기가스가 유입되는 상기 반응탑의 저부보다 작은
    배기가스 처리장치.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    단위 체적당 분사되는 액체의 알갱이 수(粒數)가, 상기 배기가스가 배출되는 상기 반응탑의 상부 쪽이, 상기 배기가스가 유입되는 상기 반응탑의 저부보다 많은
    배기가스 처리장치.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 배기가스 처리장치는, 선박용의 배기가스 처리장치인
    배기가스 처리장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 선박은, 높이 방향으로 복수의 층(階層)을 가지고,
    상기 반응탑은, 상기 선박의 2 이상의 층에 걸쳐 설치되며,
    상기 높이 방향에 대해서 수직인 평면에 있어서의 상기 반응탑의 상기 내부 공간의 단면적은, 상기 선박의 층에 따라 다른,
    배기가스 처리장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    각각의 상기 층에 설치되는 상기 지관의 연신 길이는, 상기 내부 공간의 단면적에 따라 다른
    배기가스 처리장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 지관은 상기 상면도에 있어서 겹치지 않게 설치되어 있는,
    배기가스 처리장치.
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